PE管在大禹渡灌区续建配套与节水改造工程中的应用

王宏义 徐 进

（山西省水利建筑工程局有限公司山西太原030006）

近年来，随着国家对基础设施建设的不断加大，PE 管已普遍应用到建筑给排水、生活供暖、城市天然气、生活供水、市政管网、乡村人畜饮水改造、农业灌排、电力通讯等诸多领域。现就PE 管现场施工工艺介绍如下。

1 PE 管简介

聚乙烯PE 管原材料采用聚乙烯树脂，是一种高分子量的有机合成材料。具有耐腐蚀性强、质轻且密封性好、柔韧性好、挠性好、抗冲击性能优良、流通能力大的特点，安装施工简便、安全可靠、成本低。与传统铸铁、混凝土、钢管相比，PE 管道具有施工高效、使用寿命长、无毒无害、运行维修成本低等特点。

1.1 主要特点

PE 管分为低、中、高密度聚乙烯管，中密度聚乙烯管既具备高密度聚乙烯管的刚性、强度等特点，同时有很好的柔性、耐蠕变性，且热熔连接性能优良的特性，在工程实践中应用较多。

PE 管具有以下特点：长久的使用寿命，在额定温度、压力条件下，可正常使用50年以上；绿色环保且耐多种化学介质腐蚀、无电化学腐蚀，埋地敷设时土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何降解作用；摩擦系数低，介质的通过力相应提高并有优异的耐磨性能，相同条件下要比钢管大30%左右，而投资减少三分之一左右；自重轻、运输安装施工方便，焊接工艺简单，工程综合造价低；独特的热熔对接、承插连接技术使接口强度高于管材本体，相比橡胶圈类接头及机械接头，密封性能更好且避免了大量接头和管件；韧性高，对管基不均匀沉降和错位适应能力强，抗震性好，接缝不会由于土壤移动或活荷载的作用断开，可轻易改变走向绕过障碍物施工。

1.2 管材外观要求

管材为带蓝色标识线的黑色管材，管材的内外表面光滑、平整，端面切割平整并与轴线垂直，内壁光滑。PE 管材技术参数保证值及技术条件，见表1。

表1 PE 管材技术参数保证值及技术条件表

2 PE 管应用与施工

2.1 大禹渡灌区工程概况

大禹渡灌区位于山西省芮城县中部的黄河北岸，中条山西南端的南侧。东临马崖灌区，西接新兴灌区，是一座大型引黄提水灌溉工程，总体规模为六级十七站，累计地形扬程346.03 m，总装机81 台，容量5.69万kW。该工程于1970年动工兴建，1974年10月开始灌溉受益。工程由渠首枢纽和灌区两部分组成，设计提水流量13 m3/s，其中冲沙流量3.0 m3/s，灌溉流量10 m3/s，设计灌溉面积2.09 万hm2，受益区为东垆、南卫、西陌、古魏、学张、大王、永乐7 个乡镇的64 个村庄。大禹渡灌区续建配套与节水改造工程2018年度项目为灌区改造，设计PE 管暗埋敷设段部位为：一级东干二支渠De630 mmPE 管道3.90 km、总干十四支渠De630 mmPE 管道3.088 km 及配套建筑物管件。PE 管采用三门峡西北联鑫管业有限公司生产的设计工作压力为0.6 MPa 的HDPE 给水管材。PE 管施工投入的主要人员及设备，见表2、3。

表2 PE 管施工投入主要人员表

2.2 PE 管施工

PE 管施工工艺如下：

沟槽开挖→下管前准备→管道安装→试验检测→沟槽回填及夯实→管道冲洗和消毒。

2.2.1 沟槽开挖

管道沟槽按照设计图纸及相关规范进行定位，测量轴线高程，准确开挖，并预留保护层采用人工开挖，管道施工前由人工进行清理至设计标高。

表3 PE 管施工投入主要施工设备表

2.2.2 下管前准备

下管前要进行沟槽验收：

1）沟槽底部各类杂物清除干净；

2）复核成型沟槽是否符合设计断面，并现场测量检查进行修整；

3）开挖后及时进行管道安装、回填，尽量减少PE管露天放置时间。

2.2.3 管道安装

1）管材

聚乙烯管道工程所用管材外表面应有出厂日期、规格等印记，由厂家出具出厂合格证及出厂检验报告，大型工程由具备相关资质的试验室进行检验出具报告后方可使用。如发现外观有损坏、变形情况或其存放超过规定期限时，严禁使用并按要求进行检验鉴定。

管道施工技术应符合《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101-2004）的要求。

2）管件、管材运输及贮存

管材、管件在运输、施工过程中，应轻装轻放，装卸不得采用金属绳索。

PE 管材室内库房存放室温不宜大于40℃，远离热源、不得接触油污，堆放高度不超过1.5 mm。

管材出库应遵守“先进先出”原则，常规库存时间不宜大于1年。

3）管道连接

PE 管系统主要采用热熔对接方式进行连接，当与金属管道或管件等连接时，采用法兰连接。热熔对接采用630 专用液压热熔对焊机，此机具可由发电机供电，兼有导向、夹紧、对接、切削、加热、挤压等功能。对焊机操作人员一般每组5 人，要求密切配合，应由经焊接教育培训且具有焊接施工经验、熟练掌握焊接技术参数的专业技工完成。管道连接前，采用热熔对焊机对焊（见图1），切削板先行将两端接口面同时进行切削加工（见图2），管材切削完成断面应平整、光滑、无毛刺，且应垂直于管轴线。管道分期进行或因故中断时，应用堵头将敞口封闭。

图1 热熔焊接图

图2 管材切削图

PE 管连接要求

热熔对焊前，摇动对焊机摇把，松开待焊接接触面，移除切削板，安装并预热加热板至210℃～240℃。PE 管热熔对接，应符合下列要求：

（1）对接前：①热熔对接PE 管的材质、规格应相同。②按热熔对接要求对PE 管对接断面进行垂直切削加工，确保相互对接的接口两断面清洁、结合严密顺直。③管端按设计温度采用热熔对焊机加热板加热至接口端面充分塑化而不烧焦；加热板保持洁净、平整、运行可靠。

（2）对接：①加热板的抽出及两管合拢应迅速，加力挤压后锁死锁扣，保持恒定对接压力直至接口完全冷却，两管端面应完全对齐融合一体；四周挤出树脂应均匀美观，根据现场施工经验，卷边接缝环向高度2～4 mm，宽度4～8 mm，接口焊接质量最可靠。②冷却时应保持清洁。

（3）对接后：①两管端面应熔接牢固，并按10%进行抽检。②若两管对接面存在错位应切开重新加工对接。③完全冷却前管道不应移动不应施加外力。

4）管道敷设（见图3）

图3 管道铺设图

管材放入沟槽内时，应确保安全，人工配合吊车慢吊稳放，确保管材及接口不受损伤，管道平面位置、高程均符合设计图纸要求。

2.2.4 试验检测

根据规范及设计图纸要求，对PE 管道分段进行试验。基槽回填前进行试验检测，逐段检查管道焊接处外观，确保无渗水和积水：除进出水管外，试验段全部封堵预留口，打开管道试验段各高处的排气阀，将空气排尽，待水灌满后，关闭排气阀。

1）闭水试验

管内灌水，上游端管道2 m 以上高程作为闭水试验水位，上游端留排气阀排除试验段内空气，充水浸泡24 h 后，观察水位变化，根据下降高度计算渗水量，看是否在允许渗水量偏差范围内，如合格则闭水试验合格，否则应查明原因处理后再次试验。

2）水压试验

如需进行水压试验，试验管道注满水排气后用电动试压泵加压，压力应逐渐升高，加压到一定数值时，应停下来对管道进行检查，无问题时继续加压，一般分2～3 次升到试验压力。当压力达到试验压力（工作压力×1.5 倍）时停止加压，保持恒压10 min，对接口管身检查无破损及漏水现象，认为管道强度试验合格。在试验压力下，10 min 压力下降不大于0.02 MPa，可以认为严密性试验合格，试压质量优良。班组质安员应及时做好试压记录。

2.2.5 沟槽回填及夯实

PE 管试验合格后进行沟槽回填，回填一般采用细砂或砂砾料作为回填材料。

1）沟槽回填时质量要求：

（1）回填前应先将沟底清理干净，在接口处、建筑物或电缆周围，应采用细砂土回填；

（2）回填作业时为防止管道位移、损坏，管道两侧应分层摊铺压实、均衡上升，不得集中堆放。

2）沟槽回填施工要点：

（1）管道敷设就位后两侧弧形区和管顶高度50 cm范围内，采用人工回填、人工夯实，注意每层厚度和分层搭接长度；50 cm 以上方可机械回填，机械回填采用5 t 振动碾，经现场碾压试验确定碾压参数为：铺土厚度30 cm，静压1 遍，振压5 遍，压实厚度25 cm，可满足压实度不小于0.9 的设计要求。

（2）沟槽内有水应排除积水。

（3）回填土冬季施工时不得使用冻土。

2.2.6 管道冲洗和消毒

管道冲洗消毒是为了满足管道运行要求，冲洗消毒在管道闭水检测试验合格后进行，按照《给水排水管道工程施工及验收规范》执行，本项目分段进行冲洗，冲洗水源从附近村庄拉取，新装供水管冲洗流速1 m/s，管道冲洗前在部分地方需安装临设排水阀及临时排水管引水至合适位置排放。

3 结论

PE管在大禹渡灌区续建配套与节水改造工程2018年度项目施工实例中经采用具有施工高效、安装快捷、质量可靠、维修便捷、运行稳定可靠等诸多优点，根据3年来运城市大禹渡扬水工程管理局运行情况来看，PE 管供水流速快、适应性强，可耐低温、抗腐蚀、耐磨损、且运行维修综合造价低。但同时要注意采用暗埋铺设，暗埋深度根据不同地区气候土质确定，管道应埋设在冻土层以下，施工和使用时不要长期暴露在阳光下，以防风化氧化，影响施工质量缩短使用寿命。